25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

1

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

2

Cyfrowe

układy

sekwencyjne

Cyfrowe

Cyfrowe

uk

uk

ł

ł

ady

ady

sekwen

sekwen

cyjne

cyjne

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

3

Układy sekwencyjne

Uk

Uk

ł

ł

ady sekwencyjne

ady sekwencyjne

Uk

Uk

ł

ł

ady sekwencyjne

ady sekwencyjne

to takie uk

to takie uk

ł

ł

ady logiczne, kt

ady logiczne, kt

ó

ó

rych stan

rych stan

wyj

wyj

ść

ść

zale

zale

ż

ż

y nie tylko od aktualnego stanu wej

y nie tylko od aktualnego stanu wej

ść

ść

, lecz

, lecz

r

r

ó

ó

wnie

wnie

ż

ż

od poprzednich stan

od poprzednich stan

ó

ó

w wej

w wej

ść

ść

i wyj

i wyj

ść

ść

.

.

Układy sekwencyjne pamiętają

historię

stanów systemu,

czyli posiadają

pamięć.

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

4

Układy sekwencyjne

Uk

Uk

ł

ł

ady sekwencyjne

ady sekwencyjne

Układ sekwencyjny składa się

z logicznego uk

uk

ł

ł

adu

adu

kombinacyjnego

kombinacyjnego

i rejestru

rejestru

, który zapamiętuje stan systemu.

Combinational

Logic

Unit

Combinational

Combinational

Logic

Logic

Unit

Unit

Register

Q D

Register

Register

Q D

Q D

Inputs

Inputs

Outputs

Outputs

Next

Next

State

State

Current

Current

State

State

Clock

Clock

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

5

Układy sekwencyjne

Uk

Uk

ł

ł

ady sekwencyjne

ady sekwencyjne

Ze względu na sposób funkcjonowania rozróżniamy: synchroniczne

synchroniczne

uk

uk

ł

ł

ady sekwencyjne

ady sekwencyjne

, które reagują

na zmianę

stanu wejściowego

tylko w dyskretnych chwilach czasowych, określonych przez

okresowy sygnał

zewnętrzny zwany sygnałem zegarowym. Sygnał

ten

doprowadzony jest do rejestru (bloku pamięciowego).
Każdy kolejny stan wewnętrzny jest wytwarzany synchronicznie z

impulsami zegarowymi.

Combinational

Logic

Unit

Combinational

Combinational

Logic

Logic

Unit

Unit

Register

Q D

Register

Register

Q D

Q D

Inputs

Inputs

Outputs

Outputs

Next

Next

State

State

Current

Current

State

State

Clock

Clock

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

6

Układy sekwencyjne

Uk

Uk

ł

ł

ady sekwencyjne

ady sekwencyjne

Combinational

Logic

Unit

Combinational

Combinational

Logic

Logic

Unit

Unit

Register

Q D

Register

Register

Q D

Q D

Inputs

Inputs

Outputs

Outputs

Next

Next

State

State

Current

Current

State

State

Clock

Clock

Synchroniczny uk

Synchroniczny uk

ł

ł

ad sekwencyjny

ad sekwencyjny

Clock

Clock

Input

Input

Output

Output

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

7

Układy sekwencyjne

Uk

Uk

ł

ł

ady sekwencyjne

ady sekwencyjne

Ze względu na sposób funkcjonowania rozróżniamy: asynchroniczne

asynchroniczne

uk

uk

ł

ł

ady sekwencyjne

ady sekwencyjne

, które reagują

natychmiast na zmianę

stanu

wejściowego. Układy asynchroniczne nie mają

wejścia zegarowego

Combinational

Logic

Unit

Combinational

Combinational

Logic

Logic

Unit

Unit

Register

Q D

Register

Register

Q D

Q D

Inputs

Inputs

Outputs

Outputs

Next

Next

State

State

Current

Current

State

State

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

8

Układy sekwencyjne

Uk

Uk

ł

ł

ady sekwencyjne

ady sekwencyjne

Combinational

Logic

Unit

Combinational

Combinational

Logic

Logic

Unit

Unit

Register

Q D

Register

Register

Q D

Q D

Inputs

Inputs

Outputs

Outputs

Next

Next

State

State

Current

Current

State

State

Asynchroniczny uk

Asynchroniczny uk

ł

ł

ad sekwencyjny

ad sekwencyjny

Input

Input

Current

Current

Output

Output

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

9

Układy sekwencyjne

Uk

Uk

ł

ł

ady sekwencyjne

ady sekwencyjne

Układy sekwencyjne mogą

reagować

w dwojaki sposób na sygnały

wejściowe:
Jeżeli układ reaguje na poziomy sygnałów wejściowych to taki układ

określa się

jako statyczny (wyzwalany poziomem)

statyczny (wyzwalany poziomem)

.

Jeżeli układ reaguje na zmiany poziomów sygnałów wejsciowych

to

taki układ nazywamy dynamicznym (wyzwalany zboczem)

dynamicznym (wyzwalany zboczem)

.

Combinational

Logic

Unit

Combinational

Combinational

Logic

Logic

Unit

Unit

Register

Q D

Register

Register

Q D

Q D

Inputs

Inputs

Outputs

Outputs

Next

Next

State

State

Current

Current

State

State

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

10

Przerzutniki

Przerzutniki

Przerzutniki

Cyfrowe

układy

sekwencyjne

Cyfrowe

Cyfrowe

uk

uk

ł

ł

ady

ady

sekwencyjne

sekwencyjne

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

11

Przerzutniki

Przerzutniki

Przerzutniki

Podstawowymi układami sekwencyjnymi są

przerzutniki.

Symbolem graficznym przerzutnika jest prostokąt posiadający

wejścia informacyjne (np. S, R, J, K, D, T) i sterujące (CLK) oraz

wyjścia stanowiące komplementarną

parę

(Q i Q’).

R

R

S

S

Q

Q

Q

Q

’

’

CLK

CLK

Istniej

Istniej

ą

ą

cztery zasadnicze typy przerzutnik

cztery zasadnicze typy przerzutnik

ó

ó

w:

w:

RS, JK, T, D

RS, JK, T, D

Definicje przerzutnik

Definicje przerzutnik

ó

ó

w opisuje norma IEC 617

w opisuje norma IEC 617

-

-

12

12

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

12

Rodzaje przerzutników

Rodzaje przerzutnik

Rodzaje przerzutnik

ó

ó

w

w

Przerzutniki

Przerzutniki

Asynchroniczne

Asynchroniczne

Synchroniczne

Synchroniczne

Wyzwalane

Wyzwalane

poziomem sygna

poziomem sygna

ł

ł

u

u

Wyzwalane

Wyzwalane

zboczem sygna

zboczem sygna

ł

ł

u

u

Wyzwalane

Wyzwalane

poz. wysokim

poz. wysokim

Wyzwalane

Wyzwalane

poz. niskim

poz. niskim

Wyzwalane

Wyzwalane

zboczem

zboczem

dodatn

dodatn

.

.

Wyzwalane

Wyzwalane

zboczem

zboczem

ujemn

ujemn

.

.

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

13

Przerzutnik synchroniczny wyzwalany

poziomem wysokim

Przerzutnik synchroniczny wyzwalany

Przerzutnik synchroniczny wyzwalany

poziomem wysokim

poziomem wysokim

Sygna

Sygna

ł

ł

wej

wej

ś

ś

ciowy mo

ciowy mo

ż

ż

e zmienia

e zmienia

ć

ć

stan wyj

stan wyj

ś

ś

cia tylko przy wysokim poziomie sygna

cia tylko przy wysokim poziomie sygna

ł

ł

u

u

zegarowego (transparent

zegarowego (transparent

mode

mode

). Przy niskim poziomie sygna

). Przy niskim poziomie sygna

ł

ł

u zegarowego stan

u zegarowego stan

wyj

wyj

ś

ś

cia pozostaje bez zmian (

cia pozostaje bez zmian (

hold

hold

mode

mode

)

)

D Q

D Q

Clk

Clk

Przerzutnik synchroniczny wyzwalany poziomem wysokim

Przerzutnik synchroniczny wyzwalany poziomem wysokim

Clock

Clock

D

D

Output

Output

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

14

Przerzutnik synchroniczny wyzwalany

poziomem niskim

Przerzutnik synchroniczny wyzwalany

Przerzutnik synchroniczny wyzwalany

poziomem niskim

poziomem niskim

Sygna

Sygna

ł

ł

wej

wej

ś

ś

ciowy mo

ciowy mo

ż

ż

e zmienia

e zmienia

ć

ć

stan wyj

stan wyj

ś

ś

cia tylko przy niskim poziomie sygna

cia tylko przy niskim poziomie sygna

ł

ł

u

u

zegarowego (transparent

zegarowego (transparent

mode

mode

). Przy wysokim poziomie sygna

). Przy wysokim poziomie sygna

ł

ł

u zegarowego stan

u zegarowego stan

wyj

wyj

ś

ś

cia pozostaje bez zmian (

cia pozostaje bez zmian (

hold

hold

mode

mode

)

)

Przerzutnik synchroniczny wyzwalany poziomem niskim

Przerzutnik synchroniczny wyzwalany poziomem niskim

Clock

Clock

D

D

Output

Output

D Q

D Q

Clk

Clk

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

15

Przerzutnik synchroniczny wyzwalany

zboczem dodatnim sygnału zegarowego

Przerzutnik synchroniczny wyzwalany

Przerzutnik synchroniczny wyzwalany

zboczem dodatnim sygna

zboczem dodatnim sygna

ł

ł

u zegarowego

u zegarowego

Sygna

Sygna

ł

ł

wej

wej

ś

ś

ciowy mo

ciowy mo

ż

ż

e zmienia

e zmienia

ć

ć

stan wyj

stan wyj

ś

ś

cia tylko przy przej

cia tylko przy przej

ś

ś

ciu sygna

ciu sygna

ł

ł

u zegarowego

u zegarowego

ze stanu 0 do 1.

ze stanu 0 do 1.

Przerzutnik synchroniczny wyzwalany zboczem dodatnim

Przerzutnik synchroniczny wyzwalany zboczem dodatnim

Clock

Clock

D

D

Output

Output

D

D

Q

Q

M

M

Q

Q

Master

Master

Slave

Slave

D Q

D Q

Clk

Clk

D Q

D Q

Clk

Clk

Clk

Clk

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

16

Przerzutnik synchroniczny wyzwalany

zboczem ujemnym sygnału zegarowego

Przerzutnik synchroniczny wyzwalany

Przerzutnik synchroniczny wyzwalany

zboczem ujemnym sygna

zboczem ujemnym sygna

ł

ł

u zegarowego

u zegarowego

Sygna

Sygna

ł

ł

wej

wej

ś

ś

ciowy mo

ciowy mo

ż

ż

e zmienia

e zmienia

ć

ć

stan wyj

stan wyj

ś

ś

cia tylko przy przej

cia tylko przy przej

ś

ś

ciu sygna

ciu sygna

ł

ł

u zegarowego

u zegarowego

ze stanu 1 do 0.

ze stanu 1 do 0.

Przerzutnik synchroniczny wyzwalany zboczem ujemnym

Przerzutnik synchroniczny wyzwalany zboczem ujemnym

Clock

Clock

D

D

Output

Output

D

D

Q

Q

M

M

Q

Q

Master

Master

Slave

Slave

D Q

D Q

Clk

Clk

D Q

D Q

Clk

Clk

Clk

Clk

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

17

Przerzutnik

RS

Przerzutnik

Przerzutnik

RS

RS

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

18

Zatrzask RS

Zatrzask RS

Zatrzask RS

R

R

S

S

Q

Q

n

n

Q

Q

0

0

0

0

1

1

1

1

0

0

1

1

1

1

0

0

1

1

0

0

0

0

1

1

1

1

1

1

Q

Q

n

n

Q

Q

NOT USED

NOT USED

Przerzutnik RS ma dwa wej

Przerzutnik RS ma dwa wej

ś

ś

cia: S (set

cia: S (set

-

-

ustawianie), R (

ustawianie), R (

reset

reset

-

-

zerowanie).

zerowanie).

Gdy na wej

Gdy na wej

ś

ś

cie S podana jest warto

cie S podana jest warto

ść

ść

logiczna 1, w

logiczna 1, w

ó

ó

wczas wyj

wczas wyj

ś

ś

cie ustawia si

cie ustawia si

ę

ę

w

w

stanie 1, natomiast gdy na wej

stanie 1, natomiast gdy na wej

ś

ś

ciu R b

ciu R b

ę

ę

dzie 1, wyj

dzie 1, wyj

ś

ś

cie przyjmuje stan 0.

cie przyjmuje stan 0.

Reset

Set

notQ

Q

S=x

S=x

R=x

R=x

S=0 R=1

S=0 R=1

Q = x

Q = x

Q = 0

Q = 0

S=0 R=1

S=0 R=1

S=1 R=1

S=1 R=1

Q = 0

Q = 0

Q = 0

Q = 0

S=1 R=1

S=1 R=1

S=1 R=0

S=1 R=0

Q = 0

Q = 0

Q = 1

Q = 1

S=1 R=0

S=1 R=0

S=1 R=1

S=1 R=1

Q = 1

Q = 1

Q = 1

Q = 1

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

19

Zatrzask RS

Zatrzask RS

Zatrzask RS

R

R

S

S

Q

Q

n

n

Q

Q

0

0

0

0

Q

Q

n

n

Q

Q

0

0

1

1

1

1

0

0

1

1

0

0

0

0

1

1

1

1

1

1

0

0

0

0

NOT USED

NOT USED

R=x

R=x

S=x

S=x

R=1 S=0

R=1 S=0

Q=x

Q=x

Q=0

Q=0

R=1 S=0

R=1 S=0

R=0 S=0

R=0 S=0

Q=0

Q=0

Q=0

Q=0

R=0 S=0

R=0 S=0

R=0 S=1

R=0 S=1

Q=0

Q=0

Q=1

Q=1

R=0 S=1

R=0 S=1

R=0 S=0

R=0 S=0

Q=1

Q=1

Q=1

Q=1

S

et

R

eset

Q

notQ

Przerzutnik RS

Przerzutnik RS

R

R

S

S

Q

Q

Not

Not

used

used

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

20

Zastosowanie zatrzasku RS

Zastosowanie zatrzasku RS

Zastosowanie zatrzasku RS

R

R

S

S

Q

Q

n

n

Q

Q

0

0

1

1

1

1

0

0

1

1

0

0

0

0

1

1

Generator sygna

Generator sygna

ł

ł

ó

ó

w zegarowych do rejestru przesuwnego

w zegarowych do rejestru przesuwnego

Clock

Clock

n

n

Φ

Φ

Φ

Φ

Φ

notΦ

Clock

R

S

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

21

Zatrzask RS bramkowany

Zatrzask

Zatrzask

RS

RS

bramkowany

bramkowany

Dla synchronizacji prze

Dla synchronizacji prze

łą

łą

czania przerzutnika stosuje si

czania przerzutnika stosuje si

ę

ę

dodatkowe wej

dodatkowe wej

ś

ś

cie

cie

synchronizuj

synchronizuj

ą

ą

ce (

ce (

Clock

Clock

). Tylko przy okre

). Tylko przy okre

ś

ś

lonej zmianie poziomu sygna

lonej zmianie poziomu sygna

ł

ł

u zegarowego

u zegarowego

wyj

wyj

ś

ś

cie przyjmuje odpowiedni stan

cie przyjmuje odpowiedni stan

–

–

przed wyst

przed wyst

ą

ą

pieniem zmiany poziomu sygna

pieniem zmiany poziomu sygna

ł

ł

u

u

zegarowego stan wyj

zegarowego stan wyj

ś

ś

cia nie ulegnie zmianie, nawet je

cia nie ulegnie zmianie, nawet je

ż

ż

eli warto

eli warto

ść

ść

sygna

sygna

ł

ł

ó

ó

w na

w na

wej

wej

ś

ś

ciach R i S si

ciach R i S si

ę

ę

zmienia.

zmienia.

S

et

R

eset

CL

oc

K

notQ

Q

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

22

Zatrzask RS bramkowany

Zatrzask

Zatrzask

RS

RS

bramkowany

bramkowany

S

et

R

eset

CL

oc

K

notQ

Q

CLK

CLK

R

R

S

S

Q

Q

n

n

Q

Q

0

0

0

Q

Q

nQ

nQ

0

0

1

Q

Q

nQ

nQ

0

1

0

Q

Q

nQ

nQ

0

1

1

Q

Q

nQ

nQ

1

0

0

Q

Q

nQ

nQ

1

1

0

0

1

1

1

1

0

0

1

1

1

1

0

0

0

0

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

0

0

Przerzutnik RS

Przerzutnik RS

Clock

Clock

R

R

S

S

Q

Q

Not

Not

used

used

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

23

RS Clocked Latch

RS Clocked Latch

RS Clocked Latch

Q

S

et

R

eset

notQ

CLK

CLK

V

V

SS

SS

V

V

DD

DD

CLK

CLK

R

R

S

S

Q

Q

nQ

nQ

1

1

0

0

1

1

1

1

0

0

1

1

1

1

0

0

0

0

1

1

1

1

0

0

0

0

Q

Q

nQ

nQ

0

0

0

0

1

1

Q

Q

nQ

nQ

0

0

1

1

0

0

Q

Q

nQ

nQ

0

0

0

0

0

0

Q

Q

nQ

nQ

Only 8 transistors

Only 8 transistors

M1

M1

M2

M2

M3

M3

M4

M4

M5

M5

M6

M6

M8

M8

M7

M7

The output can only change state while the CLK input is a logic

The output can only change state while the CLK input is a logic

1.

1.

When CLK is a logic 0, the S and R inputs will have no effect.

When CLK is a logic 0, the S and R inputs will have no effect.

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

24

Przerzutnik RS wyzwalany zboczem

opadającym

Przerzutnik RS wyzwalany zboczem

Przerzutnik RS wyzwalany zboczem

opadaj

opadaj

ą

ą

cym

cym

notQ

Q

Slave

Slave

S

et

R

eset

CLK

Master

Master

R1

R1

S1

S1

Przerzutnik RS

Przerzutnik RS

Clock

Clock

R

R

S

S

Q

Q

Not used

Not

Not

used

used

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

25

Przerzutnik

D

Przerzutnik

Przerzutnik

D

D

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

26

Zatrzask D

bramkowany

Zatrzask D

Zatrzask D

bramkowany

bramkowany

D

CL

oc

K

notQ

Q

CLK

CLK

D

D

Q

Q

n

n

Q

Q

0

0

Q

Q

nQ

nQ

0

1

Q

Q

nQ

nQ

1

1

1

1

1

1

0

0

1

1

0

0

0

0

1

1

Aby wyeliminowa

Aby wyeliminowa

ć

ć

stan zabroniony (R=1, S=1) synchronicznego

stan zabroniony (R=1, S=1) synchronicznego

przerzutnika RS mo

przerzutnika RS mo

ż

ż

na na wej

na na wej

ś

ś

cie wprowadzi

cie wprowadzi

ć

ć

dodatkowy

dodatkowy

inwerter

inwerter

zapewniaj

zapewniaj

ą

ą

cy

cy

warunek R = S

warunek R = S

’

’

.

.

Taki przerzutnik ma jedno wej

Taki przerzutnik ma jedno wej

ś

ś

cie i nazywany jest synchronicznym

cie i nazywany jest synchronicznym

przerzutnikiem typu D lub zatrzaskiem D bramkowanym.

przerzutnikiem typu D lub zatrzaskiem D bramkowanym.

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

27

Zatrzask D

bramkowany

Zatrzask D

Zatrzask D

bramkowany

bramkowany

D

CL

oc

K

notQ

Q

Przerzutnik D

on funkcję

przepisywania informacji z wejścia D na wyjście

Q

z

opóźnieniem jednego impulsu taktującego. Nazwa pochodzi od angielskiego słowa

Delay

= opóźnienie

Funkcj

Funkcj

ę

ę

realizowan

realizowan

ą

ą

przez przerzutnik D mo

przez przerzutnik D mo

ż

ż

na wyznaczy

na wyznaczy

ć

ć

tablicy

tablicy

Karnaugh

Karnaugh

:

:

D

D

n

n

Qn

Qn

0

0

1

1

0

0

0

0

1

1

1

1

0

0

1

1

Q

Q

n+1

n+1

=

=

D

D

n

n

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

28

Zatrzask D

bramkowany

Zatrzask D

Zatrzask D

bramkowany

bramkowany

D

CL

oc

K

notQ

Q

Dolna bramka NAND daje na wyj

Dolna bramka NAND daje na wyj

ś

ś

ciu zanegowany sygna

ciu zanegowany sygna

ł

ł

D wobec tego

D wobec tego

schemat uk

schemat uk

ł

ł

adu przerzutnika D mo

adu przerzutnika D mo

ż

ż

na upro

na upro

ś

ś

ci

ci

ć

ć

zast

zast

ę

ę

puj

puj

ą

ą

c

c

inwerter

inwerter

po

po

łą

łą

czeniem

czeniem

wyj

wyj

ś

ś

cia tej bramki z jednym z wej

cia tej bramki z jednym z wej

ść

ść

bramki g

bramki g

ó

ó

rnej.

rnej.

D’

D

CL

oc

K

notQ

Q

≡

≡

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

29

Zatrzask D

bramkowany

Zatrzask D

Zatrzask D

bramkowany

bramkowany

D

CL

oc

K

notQ

Q

Przerzutnik D

Przerzutnik D

Clock

Clock

D

D

Q

Q

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

30

Przerzutnik D wyzwalany zboczem impulsu

Przerzutnik D wyzwalany zboczem impulsu

Przerzutnik D wyzwalany zboczem impulsu

Przerzutnik D wyzwalany zboczem mo

Przerzutnik D wyzwalany zboczem mo

ż

ż

na zrealizowa

na zrealizowa

ć

ć

łą

łą

cz

cz

ą

ą

c szeregowo dwa

c szeregowo dwa

przerzutniki D typu zatrzask sterowane dope

przerzutniki D typu zatrzask sterowane dope

ł

ł

niaj

niaj

ą

ą

cymi si

cymi si

ę

ę

sygna

sygna

ł

ł

ami zegarowymi.

ami zegarowymi.

Gdy sygna

Gdy sygna

ł

ł

zegarowy jest w stanie 1 stan wej

zegarowy jest w stanie 1 stan wej

ś

ś

cia D jest przenoszony na wyj

cia D jest przenoszony na wyj

ś

ś

cie

cie

przerzutnika Master, a przy przej

przerzutnika Master, a przy przej

ś

ś

ciu zegara ze stanu 1 na 0 sygna

ciu zegara ze stanu 1 na 0 sygna

ł

ł

jest przeniesiony

jest przeniesiony

na wyj

na wyj

ś

ś

cie Q. Przerzutnik jest wyzwalany zboczem opadaj

cie Q. Przerzutnik jest wyzwalany zboczem opadaj

ą

ą

cym.

cym.

D

CL

oc

K

notQ

Q

Master

Master

Slave

Slave

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

31

Przerzutnik D wyzwalany zboczem impulsu

Przerzutnik D wyzwalany zboczem impulsu

Przerzutnik D wyzwalany zboczem impulsu

D

CL

oc

K

notQ

Q

Master

Master

Slave

Slave

Przerzutnik D

Przerzutnik D

Clock

Clock

D

D

Q

Q

M

M

Q

Q

Q

M

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

32

Przerzutnik D wyzwalany zboczem impulsu

Przerzutnik D wyzwalany zboczem impulsu

Przerzutnik D wyzwalany zboczem impulsu

Aby przerzutnik by

Aby przerzutnik by

ł

ł

wyzwalany zboczem narastaj

wyzwalany zboczem narastaj

ą

ą

cym nale

cym nale

ż

ż

y odwr

y odwr

ó

ó

ci

ci

ć

ć

faz

faz

ę

ę

zegara.

zegara.

D

CL

oc

K

notQ

Q

Master

Master

Slave

Slave

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

33

The D Flip-flop (Edge Trigged Latch)

The D Flip

The D Flip

-

-

flop (Edge Trigged Latch)

flop (Edge Trigged Latch)

notQ

D

ata

C

lock

Q

D fl
ip

D fl
ip

-

-

flop

flop

Clock

Clock

Reset

Reset

Data

Data

notQ

notQ

Q

Q

R

eset

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

34

The D Flip-flop (Edge Trigged Latch)

The D Flip

The D Flip

-

-

flop (Edge Trigged Latch)

flop (Edge Trigged Latch)

notQ

D

ata

C

lock

Q

D fl
ip

D fl
ip

-

-

flop

flop

Clock

Clock

Reset

Reset

Data

Data

notQ

notQ

Q

Q

R

eset

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

35

Liczniki

Liczniki

Liczniki

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

36

Licznik

Licznik

Licznik

Liczniki s

Liczniki s

ą

ą

sekwencyjnymi uk

sekwencyjnymi uk

ł

ł

adami cyfrowymi, kt

adami cyfrowymi, kt

ó

ó

re zliczaj

re zliczaj

ą

ą

impulsy podane na ich

impulsy podane na ich

wej

wej

ś

ś

cie.

cie.

Budowane s

Budowane s

ą

ą

z n przerzutnik

z n przerzutnik

ó

ó

w synchronicznych odpowiednio ze sob

w synchronicznych odpowiednio ze sob

ą

ą

po

po

łą

łą

czonych.

czonych.

W licznikach dw

W licznikach dw

ó

ó

jkowych

jkowych

n oznacza liczb

n oznacza liczb

ę

ę

bit

bit

ó

ó

w licznika

w licznika

, czyli liczb

, czyli liczb

ę

ę

znak

znak

ó

ó

w w

w w

liczbie binarnej, reprezentuj

liczbie binarnej, reprezentuj

ą

ą

cej stan licznika.

cej stan licznika.

Je

Je

ś

ś

li licznik ma p r

li licznik ma p r

ó

ó

ż

ż

nych stan

nych stan

ó

ó

w, przez kt

w, przez kt

ó

ó

re przechodzi cyklicznie, to okre

re przechodzi cyklicznie, to okre

ś

ś

la si

la si

ę

ę

go

go

jako

jako

licznik modulo p

licznik modulo p

.

.

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

37

Licznik

Licznik

Licznik

Ze wzgl

Ze wzgl

ę

ę

du na d

du na d

ł

ł

ugo

ugo

ść

ść

cyklu liczniki mo

cyklu liczniki mo

ż

ż

emy podzieli

emy podzieli

ć

ć

na:

na:

liczniki o sta

liczniki o sta

ł

ł

ej d

ej d

ł

ł

ugo

ugo

ś

ś

ci cyklu

ci cyklu

liczniki o programowalnej d

liczniki o programowalnej d

ł

ł

ugo

ugo

ś

ś

ci cyklu

ci cyklu

Je

Je

ż

ż

eli kolejne liczby reprezentuj

eli kolejne liczby reprezentuj

ą

ą

ce stan licznika wzrastaj

ce stan licznika wzrastaj

ą

ą

w trakcie liczenia

w trakcie liczenia

impuls

impuls

ó

ó

w to takie liczniki nazywamy

w to takie liczniki nazywamy

licznikami zliczaj

licznikami zliczaj

ą

ą

cymi w prz

cymi w prz

ó

ó

d

d

W przeciwnym razie, gdy stany licznika malej

W przeciwnym razie, gdy stany licznika malej

ą

ą

, nazywamy je

, nazywamy je

licznikami zliczaj

licznikami zliczaj

ą

ą

cymi

cymi

wstecz

wstecz

.

.

Liczniki mog

Liczniki mog

ą

ą

ce zlicza

ce zlicza

ć

ć

w prz

w prz

ó

ó

d i wstecz nazywa si

d i wstecz nazywa si

ę

ę

licznikami dwukierunkowymi

licznikami dwukierunkowymi

lub

lub

rewersyjnymi

rewersyjnymi

.

.

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

38

Liczniki

asynchroniczne

Liczniki

Liczniki

asynchroniczne

asynchroniczne

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

39

Licznik asynchroniczny z przerzutników D

Licznik asynchroniczny z przerzutnik

Licznik asynchroniczny z przerzutnik

ó

ó

w D

w D

Clock

Clock

Reset

Reset

Data

Data

nQ

nQ

Q

Q

Licznik asynchroniczny

Licznik asynchroniczny

Clock

Clock

R

R

D

D

Q

Q

D fl
ip

D fl
ip

-

-

flop

flop

Asynchroniczny licznik dw

Asynchroniczny licznik dw

ó

ó

jkowy mo

jkowy mo

ż

ż

na zrealizowa

na zrealizowa

ć

ć

tworz

tworz

ą

ą

c szeregowy

c szeregowy

ł

ł

a

a

ń

ń

cuch przerzutnik

cuch przerzutnik

ó

ó

w D, przy czym ka

w D, przy czym ka

ż

ż

dy ma wyj

dy ma wyj

ś

ś

cie

cie

nQ

nQ

po

po

łą

łą

czone z

czone z

wej

wej

ś

ś

ciem D oraz wyj

ciem D oraz wyj

ś

ś

cie Q jednego jest po

cie Q jednego jest po

łą

łą

czone z wej

czone z wej

ś

ś

ciem CLK

ciem CLK

nast

nast

ę

ę

pnego.

pnego.

1

1

0

0

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

40

Licznik asynchroniczny liczący w przód

Licznik asynchroniczny licz

Licznik asynchroniczny licz

ą

ą

cy w prz

cy w prz

ó

ó

d

d

Clk

Clk

D

D

nQ

nQ

Clk

Clk

Q

Q

R

R

Reset

Reset

Clk

Clk

X0

X0

X1

X1

X2

X2

D

D

nQ

nQ

Clk

Clk

Q

Q

R

R

D

D

nQ

nQ

Clk

Clk

Q

Q

R

R

X0

X0

X1

X1

X2

X2

0 1 0 1 0 1 0 1 0

0 1 0 1 0 1 0 1 0

1

1

0 0 1 1 0 0 1 1 0

0 0 1 1 0 0 1 1 0

1

1

0 0 0 0 1 1 1 1

0 0 0 0 1 1 1 1

0 1

0 1

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

41

Licznik asynchroniczny modulo n

Licznik asynchroniczny modulo n

Licznik asynchroniczny modulo n

Clk

Clk

D

D

nQ

nQ

Clk

Clk

Q

Q

R

R

Reset

Reset

D

D

nQ

nQ

Clk

Clk

Q

Q

R

R

D

D

nQ

nQ

Clk

Clk

Q

Q

R

R

X0

X0

X1

X1

X2

X2

Licznik z

Licznik z

ł

ł

o

o

ż

ż

ony z n przerzutnik

ony z n przerzutnik

ó

ó

w liczy

w liczy

od 0 do 2

od 0 do 2

n

n

–

–

1. Aby uzyska

1. Aby uzyska

ć

ć

inny zakres

inny zakres

licznika nale

licznika nale

ż

ż

y zastosowa

y zastosowa

ć

ć

sprz

sprz

ęż

ęż

enie

enie

zwrotne, zeruj

zwrotne, zeruj

ą

ą

ce licznik po

ce licznik po

wymaganej ilo

wymaganej ilo

ś

ś

ci stan

ci stan

ó

ó

w. Np. Mo

w. Np. Mo

ż

ż

na

na

zbudowa

zbudowa

ć

ć

licznik dziesi

licznik dziesi

ę

ę

tny.

tny.

Zanim licznik zostanie wyzerowany

Zanim licznik zostanie wyzerowany

pojawia si

pojawia si

ę

ę

kawa

kawa

ł

ł

ek nast

ek nast

ę

ę

pnego

pnego

-

-

10

10

impulsu.

impulsu.

D

D

nQ

nQ

Clk

Clk

Q

Q

R

R

X2

X2

Clk

Clk

X0

X0

X1

X1

X2

X2

X3

X3

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

42

Licznik asynchroniczny modulo n

Licznik asynchroniczny modulo n

Licznik asynchroniczny modulo n

Clk

Clk

D

D

nQ

nQ

Clk

Clk

Q

Q

R

R

Reset

Reset

D

D

nQ

nQ

Clk

Clk

Q

Q

R

R

D

D

nQ

nQ

Clk

Clk

Q

Q

R

R

X0

X0

X1

X1

X2

X2

Problem mo

Problem mo

ż

ż

na rozwi

na rozwi

ą

ą

za

za

ć

ć

stosuj

stosuj

ą

ą

c na

c na

wyj

wyj

ś

ś

ciu

ciu

resetuj

resetuj

ą

ą

cym

cym

przerzutnik,

przerzutnik,

kt

kt

ó

ó

ry zeruje liczniki dopiero przy

ry zeruje liczniki dopiero przy

opadaj

opadaj

ą

ą

cym zboczu zegara

cym zboczu zegara

D

D

nQ

nQ

Clk

Clk

Q

Q

R

R

X2

X2

Clk

Clk

X0

X0

X1

X1

X2

X2

X3

X3

0 1 2 3 4 5 6

0 1 2 3 4 5 6

7 8 9 0

7 8 9 0

Q D

Q D

Clk

Clk

R

R

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

43

Licznik asynchroniczny liczący w wstecz

Licznik asynchroniczny licz

Licznik asynchroniczny licz

ą

ą

cy w wstecz

cy w wstecz

Clk

Clk

D

D

nQ

nQ

Clk

Clk

Q

Q

R

R

Reset

Reset

Clk

Clk

X0

X0

X1

X1

X2

X2

D

D

nQ

nQ

Clk

Clk

Q

Q

R

R

D

D

nQ

nQ

Clk

Clk

Q

Q

R

R

X0

X0

X1

X1

X2

X2

1 0 1 0 1 0 1 0

1 0 1 0 1 0 1 0

1

1

1 1 0 0 1 1 0

1 1 0 0 1 1 0

0 1

0 1

1 1 1 1 0 0 0

1 1 1 1 0 0 0

0 1

0 1

Aby licznik z

Aby licznik z

ł

ł

o

o

ż

ż

ony z przerzutnik

ony z przerzutnik

ó

ó

w D zlicza

w D zlicza

ł

ł

wstecz wystarczy pod

wstecz wystarczy pod

łą

łą

czy

czy

ć

ć

wyj

wyj

ś

ś

cia do

cia do

zanegowanych wyj

zanegowanych wyj

ść

ść

przerzutnik

przerzutnik

ó

ó

w

w

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

44

Liczniki

synchroniczne

Liczniki

Liczniki

synchroniczne

synchroniczne

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

45

Liczniki synchroniczne

Liczniki synchroniczne

Liczniki synchroniczne

Clk

Clk

D

D

nQ

nQ

Clk

Clk

Q

Q

R

R

Reset

Reset

D

D

nQ

nQ

Clk

Clk

Q

Q

R

R

D

D

nQ

nQ

Clk

Clk

Q

Q

R

R

X0

X0

X1

X1

X2

X2

D

D

nQ

nQ

Clk

Clk

Q

Q

R

R

X3

X3

Liczniki synchroniczne charakteryzuj

Liczniki synchroniczne charakteryzuj

ą

ą

si

si

ę

ę

tym,

tym,

ż

ż

e zliczane impulsy s

e zliczane impulsy s

ą

ą

podawane r

podawane r

ó

ó

wnocze

wnocze

ś

ś

nie na

nie na

wszystkie wej

wszystkie wej

ś

ś

cia zegarowe

cia zegarowe

Clk

Clk

przerzutnik

przerzutnik

ó

ó

w.

w.

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

46

Licznik pierścieniowy

Licznik pier

Licznik pier

ś

ś

cieniowy

cieniowy

Clk

Clk

D

D

nQ

nQ

Clk

Clk

Q

Q

R

R

Reset

Reset

D

D

nQ

nQ

Clk

Clk

Q

Q

R

R

D

D

nQ

nQ

Clk

Clk

Q

Q

R

R

X0

X0

X1

X1

X2

X2

D

D

nQ

nQ

Clk

Clk

Q

Q

R

R

X3

X3

Licznik pier

Licznik pier

ś

ś

cieniowy (ring

cieniowy (ring

counter

counter

) jest licznikiem synchronicznym.

) jest licznikiem synchronicznym.

Powstaje w wyniku utworzenia rejestru przesuwnego, w kt

Powstaje w wyniku utworzenia rejestru przesuwnego, w kt

ó

ó

rym wyj

rym wyj

ś

ś

cie Q ostatniego

cie Q ostatniego

przerzutnika jest po

przerzutnika jest po

łą

łą

czone z wej

czone z wej

ś

ś

cie D pierwszego przerzutnika.

cie D pierwszego przerzutnika.

Je

Je

ż

ż

eli w rejestrze zostanie wpisany stan pocz

eli w rejestrze zostanie wpisany stan pocz

ą

ą

tkowy

tkowy

np

np

. 1000 to b

. 1000 to b

ę

ę

dzie on w kolejnych cyklach

dzie on w kolejnych cyklach

zegarowych przesuwany wzd

zegarowych przesuwany wzd

ł

ł

u

u

ż

ż

rejestru.

rejestru.

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

47

Licznik pierścieniowy

Licznik pier

Licznik pier

ś

ś

cieniowy

cieniowy

Clk

Clk

D

D

nQ

nQ

Clk

Clk

Q

Q

R

R

Reset

Reset

D

D

nQ

nQ

Clk

Clk

Q

Q

R

R

D

D

nQ

nQ

Clk

Clk

Q

Q

R

R

X0

X0

X1

X1

X2

X2

D

D

nQ

nQ

Clk

Clk

Q

Q

R

R

X3

X3

Clk

Clk

Res

Res

X0

X0

X1

X1

X2

X2

X3

X3

Na ka

Na ka

ż

ż

dym wyj

dym wyj

ś

ś

ciu licznika

ciu licznika

pier

pier

ś

ś

cieniowego jest generowany w

cieniowego jest generowany w

r

r

ó

ó

ż

ż

nym czasie tylko jeden impuls (1) o

nym czasie tylko jeden impuls (1) o

czasie trwania r

czasie trwania r

ó

ó

wnym okresowi

wnym okresowi

sygna

sygna

ł

ł

u zegarowego.

u zegarowego.

Te impulsy mog

Te impulsy mog

ą

ą

by

by

ć

ć

wykorzystane do

wykorzystane do

sterowania

sterowania

np

np

. wewn

. wewn

ę

ę

trznych blok

trznych blok

ó

ó

w

w

komputera.

komputera.

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

48

Licznik Johnsona (pseudopierścieniowy)

Licznik Johnsona (

Licznik Johnsona (

pseudopier

pseudopier

ś

ś

cieniowy

cieniowy

)

)

Clk

Clk

D

D

nQ

nQ

Clk

Clk

Q

Q

R

R

Reset

Reset

D

D

nQ

nQ

Clk

Clk

Q

Q

R

R

D

D

nQ

nQ

Clk

Clk

Q

Q

R

R

X0

X0

X1

X1

X2

X2

D

D

nQ

nQ

Clk

Clk

Q

Q

R

R

X3

X3

Licznik Johnsona jest specyficznym licznikiem synchronicznym, r

Licznik Johnsona jest specyficznym licznikiem synchronicznym, r

ealizowanym przy u

ealizowanym przy u

ż

ż

yciu rejestru

yciu rejestru

przesuwnego.

przesuwnego.

Cech

Cech

ą

ą

charakterystyczn

charakterystyczn

ą

ą

licznika Johnsona jest u

licznika Johnsona jest u

ż

ż

ycie n przerzutnik

ycie n przerzutnik

ó

ó

w po

w po

łą

łą

czonych w kaskad

czonych w kaskad

ę

ę

i

i

po

po

łą

łą

czenia wyj

czenia wyj

ś

ś

cia

cia

nQ

nQ

(przeciwnie ni

(przeciwnie ni

ż

ż

w liczniku pier

w liczniku pier

ś

ś

cieniowym) ostatniego przerzutnika z

cieniowym) ostatniego przerzutnika z

wej

wej

ś

ś

ciem D pierwszego przerzutnika. Pozosta

ciem D pierwszego przerzutnika. Pozosta

ł

ł

e wyj

e wyj

ś

ś

cia s

cia s

ą

ą

po

po

łą

łą

czone z wej

czone z wej

ś

ś

ciami nast

ciami nast

ę

ę

pnych

pnych

przerzutnik

przerzutnik

ó

ó

w.

w.

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

49

Licznik Johnsona (pseudopierścieniowy)

Licznik Johnsona (

Licznik Johnsona (

pseudopier

pseudopier

ś

ś

cieniowy

cieniowy

)

)

Clk

Clk

D

D

nQ

nQ

Clk

Clk

Q

Q

R

R

Reset

Reset

D

D

nQ

nQ

Clk

Clk

Q

Q

R

R

D

D

nQ

nQ

Clk

Clk

Q

Q

R

R

X0

X0

X1

X1

X2

X2

D

D

nQ

nQ

Clk

Clk

Q

Q

R

R

X3

X3

Clk

Clk

Res

Res

X0

X0

X1

X1

X2

X2

X3

X3

Impulsy zegarowe wpisuj

Impulsy zegarowe wpisuj

ą

ą

kolejne

kolejne

jedynki do chwili, gdy rejestr uzyska

jedynki do chwili, gdy rejestr uzyska

stan 1111.

stan 1111.

Od tej chwili na wej

Od tej chwili na wej

ś

ś

ciu pierwszego

ciu pierwszego

przerzutnika pojawia si

przerzutnika pojawia si

ę

ę

stan 0 i

stan 0 i

nast

nast

ę

ę

pne impulsy wyzwalaj

pne impulsy wyzwalaj

ą

ą

ce powoduj

ce powoduj

ą

ą

kolejne zerowanie przerzutnik

kolejne zerowanie przerzutnik

ó

ó

w. Po

w. Po

wype

wype

ł

ł

nieniu rejestru zerami cykl

nieniu rejestru zerami cykl

powtarza si

powtarza si

ę

ę

.

.

1 2 3 4 1 2 3 4

1 2 3 4 1 2 3 4

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

50

Licznik Johnsona (pseudopierścieniowy)

Licznik Johnsona (

Licznik Johnsona (

pseudopier

pseudopier

ś

ś

cieniowy

cieniowy

)

)

Clk

Clk

D

D

nQ

nQ

Clk

Clk

Q

Q

R

R

Reset

Reset

D

D

nQ

nQ

Clk

Clk

Q

Q

R

R

D

D

nQ

nQ

Clk

Clk

Q

Q

R

R

X0

X0

X1

X1

X2

X2

D

D

nQ

nQ

Clk

Clk

Q

Q

R

R

X3

X3

Bardzo istotn

Bardzo istotn

ą

ą

cech

cech

ą

ą

licznika Johnsona jest to,

licznika Johnsona jest to,

ż

ż

e zbocze

e zbocze

ka

ka

ż

ż

dego kolejnego impulsu zegara powodu prze

dego kolejnego impulsu zegara powodu prze

łą

łą

czenie tylko

czenie tylko

jednego przerzutnika. Je

jednego przerzutnika. Je

ż

ż

eli nast

eli nast

ę

ę

puje zmiana stanu licznika

puje zmiana stanu licznika

na nast

na nast

ę

ę

pny to op

pny to op

ó

ó

ź

ź

nienie w przerzutnikach nie spowoduje

nienie w przerzutnikach nie spowoduje

przej

przej

ś

ś

ciowego wyst

ciowego wyst

ą

ą

pienia innej kombinacji, jak mog

pienia innej kombinacji, jak mog

ł

ł

oby si

oby si

ę

ę

zdarzy

zdarzy

ć

ć

, gdyby wi

, gdyby wi

ę

ę

cej ni

cej ni

ż

ż

jedno wyj

jedno wyj

ś

ś

cie zmienia

cie zmienia

ł

ł

o sw

o sw

ó

ó

j stan

j stan

przy przej

przy przej

ś

ś

ciu od jednego stanu wyj

ciu od jednego stanu wyj

ś

ś

ciowego do nast

ciowego do nast

ę

ę

pnego.

pnego.

Licznik Johnsona jest licznikiem synchronicznym z

Licznik Johnsona jest licznikiem synchronicznym z

przeniesieniami r

przeniesieniami r

ó

ó

wnoleg

wnoleg

ł

ł

ymi, nie wymagaj

ymi, nie wymagaj

ą

ą

cy stosowania

cy stosowania

ż

ż

adnych dodatkowych funkcji prze

adnych dodatkowych funkcji prze

łą

łą

czaj

czaj

ą

ą

cych na wej

cych na wej

ś

ś

ciach

ciach

programuj

programuj

ą

ą

cych przerzutnik

cych przerzutnik

ó

ó

w.

w.

D

D

X0

X0

X1

X1

X2

X2

X3

X3

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

1

1

0

0

0

0

0

0

2

2

1

1

1

1

0

0

0

0

3

3

1

1

1

1

1

1

0

0

4

4

1

1

1

1

1

1

1

1

5

5

0

0

1

1

1

1

1

1

6

6

0

0

0

0

1

1

1

1

7

7

0

0

0

0

0

0

1

1

8

8

0

0

0

0

0

0

0

0

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

51

Rejestry

Rejestry

Rejestry

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

52

Rejestry

Rejestry

Rejestry

Rejestr to jest uk

Rejestr to jest uk

ł

ł

ad pami

ad pami

ę

ę

ci s

ci s

ł

ł

u

u

żą

żą

cy do chwilowego zapami

cy do chwilowego zapami

ę

ę

tywania

tywania

danych i wynik

danych i wynik

ó

ó

w operacji oraz do ich przetwarzania.

w operacji oraz do ich przetwarzania.

Rejestr statyczny jest z

Rejestr statyczny jest z

ł

ł

o

o

ż

ż

ony z n przerzutnik

ony z n przerzutnik

ó

ó

w i zapisana w nim

w i zapisana w nim

informacja w postaci s

informacja w postaci s

ł

ł

owa

owa

n

n

-

-

bitowego

bitowego

mo

mo

ż

ż

e w nim pozostawa

e w nim pozostawa

ć

ć

dowolnie d

dowolnie d

ł

ł

ugo.

ugo.

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

53

Rejestry

Rejestry

Rejestry

Ze wzgl

Ze wzgl

ę

ę

du na spos

du na spos

ó

ó

b wprowadzania i wyprowadzania informacji

b wprowadzania i wyprowadzania informacji

rejestry dzielimy na:

rejestry dzielimy na:

Szeregowe

Szeregowe

–

–

umo

umo

ż

ż

liwiaj

liwiaj

ą

ą

ce szeregowe wprowadzanie i

ce szeregowe wprowadzanie i

wyprowadzanie informacji, tj. bit po bicie;

wyprowadzanie informacji, tj. bit po bicie;

R

R

ó

ó

wnoleg

wnoleg

ł

ł

e

e

–

–

umo

umo

ż

ż

liwiaj

liwiaj

ą

ą

ce r

ce r

ó

ó

wnoleg

wnoleg

ł

ł

e wprowadzanie i

e wprowadzanie i

wyprowadzanie informacji, tj. jednoczesne do wszystkich pozycji

wyprowadzanie informacji, tj. jednoczesne do wszystkich pozycji

rejestru

rejestru

np

np

. bajtami;

. bajtami;

Szeregowo

Szeregowo

-

-

r

r

ó

ó

wnoleg

wnoleg

ł

ł

e

e

–

–

umo

umo

ż

ż

liwiaj

liwiaj

ą

ą

ce szeregowe wprowadzanie

ce szeregowe wprowadzanie

i r

i r

ó

ó

wnolegle wyprowadzanie informacji;

wnolegle wyprowadzanie informacji;

R

R

ó

ó

wnoleg

wnoleg

ł

ł

o

o

-

-

szeregowe

szeregowe

–

–

umo

umo

ż

ż

liwiaj

liwiaj

ą

ą

ce r

ce r

ó

ó

wnolegle wprowadzanie i

wnolegle wprowadzanie i

szeregowe wyprowadzanie informacji.

szeregowe wyprowadzanie informacji.

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

54

Rejestr równoległy

Rejestr r

Rejestr r

ó

ó

wnoleg

wnoleg

ł

ł

y

y

Clk

Clk

X0 X1 X2

X0 X1 X2

X3

X3

D

D

Q

Q

Clk

Clk

nQ

nQ

R

R

Rejestry r

Rejestry r

ó

ó

wnoleg

wnoleg

ł

ł

e

e

nazywane s

nazywane s

ą

ą

rejestrami buforowymi

rejestrami buforowymi

Najcz

Najcz

ęś

ęś

ciej budowane s

ciej budowane s

ą

ą

z przerzutnik

z przerzutnik

ó

ó

w typu D wyzwalanych

w typu D wyzwalanych

poziomem sygna

poziomem sygna

ł

ł

u lub zboczem.

u lub zboczem.

Dost

Dost

ę

ę

p do informacji jest mo

p do informacji jest mo

ż

ż

liwy poprzez bramki buforowe przy

liwy poprzez bramki buforowe przy

odpowiednim wymuszeniu na wej

odpowiednim wymuszeniu na wej

ś

ś

ciu

ciu

enable

enable

.

.

D

D

Q

Q

Clk

Clk

nQ

nQ

R

R

D

D

Q

Q

Clk

Clk

nQ

nQ

R

R

D

D

Q

Q

Clk

Clk

nQ

nQ

R

R

Q0 Q1 Q2

Q0 Q1 Q2

Q3

Q3

Enable

Enable

X0

X0

X1

X1

X2

X2

X3

X3

0

0

1

1

0

0

1

1

0

0

1

1

0

0

1

1

1

1

0

0

1

1

0

0

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

55

Rejestr równoległy

Rejestr r

Rejestr r

ó

ó

wnoleg

wnoleg

ł

ł

y

y

Clk

Clk

X0 X1 X2

X0 X1 X2

X3

X3

D

D

Q

Q

Clk

Clk

nQ

nQ

R

R

Przyk

Przyk

ł

ł

ad rejestru r

ad rejestru r

ó

ó

wnoleg

wnoleg

ł

ł

ego z przepisywaniem wej

ego z przepisywaniem wej

ś

ś

cia przy

cia przy

ka

ka

ż

ż

dym cyklu zegarowym

dym cyklu zegarowym

D

D

Q

Q

Clk

Clk

nQ

nQ

R

R

D

D

Q

Q

Clk

Clk

nQ

nQ

R

R

D

D

Q

Q

Clk

Clk

nQ

nQ

R

R

Q0 Q1 Q2

Q0 Q1 Q2

Q3

Q3

Enable

Enable

Input

Input

enable

enable

Input

Input

enable

enable

=1

=1

Clock

Clock

= 1

= 1

Î

Î

0

0

Input

Input

enable

enable

=0

=0

0

0

1

1

0

0

1

1

Clock

Clock

= 1

= 1

Î

Î

0

0

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

56

Rejestr przesuwny -

szeregowy

Rejestr przesuwny

Rejestr przesuwny

-

-

szeregowy

szeregowy

Clk

Clk

D

D

Q

Q

Clk

Clk

nQ

nQ

R

R

Rejestr przesuwny budowany jest z przerzutnik

Rejestr przesuwny budowany jest z przerzutnik

ó

ó

w D, JK lub RS

w D, JK lub RS

po

po

łą

łą

czonych kaskadowo w taki spos

czonych kaskadowo w taki spos

ó

ó

b,

b,

ż

ż

e stan logiczny przerzutnika

e stan logiczny przerzutnika

jest przesuwany do nast

jest przesuwany do nast

ę

ę

pnego przerzutnika w takt sygna

pnego przerzutnika w takt sygna

ł

ł

u

u

zegarowego.

zegarowego.

Najprostszym rejestrem przesuwnym jest

Najprostszym rejestrem przesuwnym jest rejestr szeregowy

rejestr szeregowy

, w

, w

kt

kt

ó

ó

rym informacje s

rym informacje s

ą

ą

wprowadzane i wyprowadzane szeregowo.

wprowadzane i wyprowadzane szeregowo.

Enable

Enable

D

D

Q

Q

Clk

Clk

nQ

nQ

R

R

D

D

Q

Q

Clk

Clk

nQ

nQ

R

R

D

D

Q

Q

Clk

Clk

nQ

nQ

R

R

Inp

Inp

Out

Out

1

1

0

0

1

1

0

0

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

57

Rejestr przesuwny –

szeregowo-równoległy

Rejestr przesuwny

Rejestr przesuwny

–

–

szeregowo

szeregowo

-

-

r

r

ó

ó

wnoleg

wnoleg

ł

ł

y

y

Clk

Clk

D

D

Q

Q

Clk

Clk

nQ

nQ

R

R

Rejestr przesuwny budowany jest z przerzutnik

Rejestr przesuwny budowany jest z przerzutnik

ó

ó

w D, JK lub RS

w D, JK lub RS

po

po

łą

łą

czonych kaskadowo w taki spos

czonych kaskadowo w taki spos

ó

ó

b,

b,

ż

ż

e stan logiczny przerzutnika

e stan logiczny przerzutnika

jest przesuwany do nast

jest przesuwany do nast

ę

ę

pnego przerzutnika w takt sygna

pnego przerzutnika w takt sygna

ł

ł

u

u

zegarowego.

zegarowego.

Przyk

Przyk

ł

ł

adem

adem rejestru szeregowo

rejestru szeregowo

-

-

r

r

ó

ó

wnoleg

wnoleg

ł

ł

ego

ego

jest rejestr SIPO

jest rejestr SIPO

(

(

serial

serial

-

-

in

in

parallel

parallel

-

-

out

out

), kt

), kt

ó

ó

ry zamienia informacj

ry zamienia informacj

ę

ę

z postaci

z postaci

szeregowej na r

szeregowej na r

ó

ó

wnoleg

wnoleg

łą

łą

.

.

Enable

Enable

D

D

Q

Q

Clk

Clk

nQ

nQ

R

R

D

D

Q

Q

Clk

Clk

nQ

nQ

R

R

D

D

Q

Q

Clk

Clk

nQ

nQ

R

R

Inp

Inp

1

1

0

0

1

1

0

0

X0

X0

X1

X1

X2

X2

X3

X3

25 marca 2008

Cyfrowe układy sekwencyjne

58

Rejestr przesuwny –

równoległo-szeregowy

Rejestr przesuwny

Rejestr przesuwny

–

–

r

r

ó

ó

wnoleg

wnoleg

ł

ł

o

o

-

-

szeregowy

szeregowy

Clk

Clk

D

D

Q

Q

Clk

Clk

nQ

nQ

R

R

Rejestr przesuwny budowany jest z przerzutnik

Rejestr przesuwny budowany jest z przerzutnik

ó

ó

w D, JK lub RS

w D, JK lub RS

po

po

łą

łą

czonych kaskadowo w taki spos

czonych kaskadowo w taki spos

ó

ó

b,

b,

ż

ż

e stan logiczny przerzutnika

e stan logiczny przerzutnika

jest przesuwany do nast

jest przesuwany do nast

ę

ę

pnego przerzutnika w takt sygna

pnego przerzutnika w takt sygna

ł

ł

u

u

zegarowego.

zegarowego.

Rejestr r

Rejestr r

ó

ó

wnoleg

wnoleg

ł

ł

o

o

-

-

szeregowy

szeregowy

PISO (

PISO (

parallel

parallel

-

-

in

in

serial

serial

-

-

out) zamienia

out) zamienia

informacj

informacj

ę

ę

z postaci r

z postaci r

ó

ó

wnoleg

wnoleg

ł

ł

ej na szeregow

ej na szeregow

ą

ą

.

.

D

D

Q

Q

Clk

Clk

nQ

nQ

R

R

D

D

Q

Q

Clk

Clk

nQ

nQ

R

R

D

D

Q

Q

Clk

Clk

nQ

nQ

R

R

Out

Out

X0

X0

X1

X1

X2

X2

X3

X3